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現有的商業核反應堆使用的幾乎都是將鈾芯堆積在鋯合金內的核燃料棒。如果鋯過熱它會與水反應產生氫氣并爆炸，這一問題導致了美國三島和日本福島的核事故。第四代核能系統是一種具有更好的安全性、經濟競爭力，核廢物量少，可有效防止核擴散的先進核能系統，將用液態鈉或熔鹽代替水來傳遞熱量，避免產生氫氣。美國則提出建設小型模塊化反應堆以提高安全性。新型燃料和小型模塊化反應堆有望帶來核電復興。

理想的生物降解塑料是一種具有優良的使用性能、廢棄后可被環境微生物完全分解、最終被無機化而成為自然界中碳素循環的一個組成部分的高分子材料。以玉米、甘蔗或廢油脂為原料生產的可生物降解塑料，性能難以與普通塑料相比。英國倫敦帝國理工學院、芬蘭梅特根生物技術公司等正在研究使用低成本離子溶劑和生物酶處理纖維素或木質素，生產新型可生物降解塑料，有望助力解決塑料垃圾問題。

農用肥料中的氮會在大氣中形成溫室氣體，磷則進入河流，引發藻類等生物過度生長。海法集團和ICL特種肥料等公司利用先進的材料和制造技術，改進膠囊類緩釋肥料外殼，使其成為“智能肥料”，能根據土壤溫度、酸度或養分改變釋放率。相比需要人工智能、數據分析和大量傳感器的所謂“精確農業”，這種方式更易推廣。

社交機器人是一種自主機器人，能夠遵循符合自己身份的社交行為和規范，與人類或其他自主的實體進行互動與溝通。這個定義意味著社交機器人必須有實在的形體（不能只是屏幕上的角色）。近來發展的機器人，有些是用屏幕顯示機器人的頭。這種機器人處于合格邊緣，如果軀干的功能只是為了放置屏幕，就不算是機器人。但是如果這類的機器人具備機動性，并且有感應的功能，這種系統就可以視為機器人。

風能和太陽能是主要的可再生能源，但需要大規模的儲能技術存儲“備用能量”，以便在晚上或無風的時候使用。高效率、低成本的大規模儲能技術是推進能源結構轉型、降低棄風棄光率、實現電網削峰填谷的關鍵。之前抽水蓄能和鋰電池是主要的儲能方式，分別存在成本高和儲能時間短的缺點。美、韓、中、日等國正在研制大型流電池和氫燃料電池，有望解決上述問題。

遠程協同呈現技術能夠使不同地點的人克服空間的隔閡近距離接觸。增強現實（AR）、虛擬現實（VR）及5G通信技術的發展使之成為可能。“X大獎”基金會已經發起了1000萬美元的“ANA阿凡達”大獎賽，旨在“將人的感覺、行動和存在實時傳送到一個遙遠的位置，從而帶來一個更為緊密的世界”。微軟等公司也在進行相關研究。未來幾年內，遠程協同呈現技術將迎來突破。

一想到鏡頭材料，人們最先想到的就是玻璃，誰能想到金屬？但傳統的玻璃切割和玻璃彎曲技術很難制造出微型透鏡，這限制了光學產品的小型化。科學家使用金屬替代玻璃制造透鏡，并且發現金屬透鏡無需分層就能消除色差，在解決散光等導致圖像失真和模糊的像差問題上也有所突破。金屬透鏡使設計、制造微型光學器件成為可能。

據世界衛生組織統計，全球每年約有6億人食物中毒，其中42萬人死亡。新技術能夠有效緩解這一問題。IBM公司基于區塊鏈技術的云平臺IBM Food Trust能夠幫助食品行業快速溯源有毒食品，而TimeStrip UK和Vitsab International等企業研制的帶有傳感器的食物標簽，能夠幫助人們確定食品是否在適當的溫度下儲存和是否開始變質。

科學家發現了一種名為“本質無序蛋白”（IDP）的特殊蛋白質，一旦其不能正常工作，就會導致癌癥或神經退行性疾病。隨著科學家對IDP的研究愈發深入，工業界開始關注以IDP為靶點的治療方法。IDP、Graffinity、Cantabio等制藥公司都在研究相關藥物，為治療癌癥、阿爾茨海默氏癥等疾病帶來新的手段。

人類正面臨嚴重的數據存儲問題。到2020年，全球每年需要4180億個1TB容量的硬盤才能容納全部數據。相比之下，一個邊長約1米的DNA立方體就足以容納等量數據。事實上，DNA數據存儲技術并不遙遠。2017年，哈佛大學的研究人員將一只手的圖像記錄到了大腸桿菌的基因組中。華盛頓大學和微軟研究院的研究人員已經開發出一個完全自動化的系統，用于編寫、存儲和讀取DNA編碼的數據。